近日，無線充電方案公司Energous宣布其新技術(shù)“WattUp”正式落地，搭載該技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以通過射頻無線充電的方式，完成隔空充電，功率傳輸距離最長為10米，且對(duì)接收端的擺放位置與方向沒有要求。

據(jù)了解，Energous的方案中涉及到兩種設(shè)備，分別為功率發(fā)射器和接收器。通常情況下，只要部署一個(gè)功率發(fā)射器，在以其為圓心的10米半徑內(nèi)，所有接收器都可以通過900MHz的頻率接收到發(fā)射器的能量。

對(duì)比傳統(tǒng)的無源技術(shù)，該方案在部署和傳輸距離上的確有不小優(yōu)勢(shì)，但與此同時(shí)，也不禁讓人想起更有優(yōu)勢(shì)的華為e-IoT（無源蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)，以及更早入局的小米隔空充電產(chǎn)品。

1、何為無源？

目前，無源技術(shù)顧名思義也就是沒有電源、能量源，與承載網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)和無源波分的無源概念類似。因?yàn)榘üI(yè)物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的部分場(chǎng)景對(duì)于低功耗的需求較為旺盛，加上雙碳計(jì)劃的逐步推行，目前無源技術(shù)應(yīng)用較為熱門領(lǐng)域主要是集中在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，可以稱為“無源物聯(lián)網(wǎng)”。

需要指出的是，無源物聯(lián)網(wǎng)并不是網(wǎng)絡(luò)無源，而是終端節(jié)點(diǎn)無源，也就是說接入網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備不帶電源線和電池。但是芯片、傳感器、模組等節(jié)點(diǎn)設(shè)備始終都是要用電來收發(fā)信號(hào)的，所以準(zhǔn)確來說這種無源技術(shù)實(shí)際上是需要獲取外部能量，例如太陽能、動(dòng)能、熱能等，而且在智慧路燈、共享單車等領(lǐng)域已經(jīng)開始應(yīng)用上述能源形式。

但是，今天所被熱議的無源物聯(lián)網(wǎng)更多的是指基于無線電磁能量捕捉技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是通過互聯(lián)互通的終端利用采集網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)射過來的無線電波，捕捉和收集能量。

以這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)無源應(yīng)用其實(shí)早已成熟，在工業(yè)和物流場(chǎng)景中已經(jīng)大量應(yīng)用，那就是RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)。簡(jiǎn)單來說，當(dāng)標(biāo)簽靠近閱讀器后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，獲得能量。通過這點(diǎn)能量，標(biāo)簽發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)與閱讀器的通信。

不僅是RFID，在藍(lán)牙、WiFi等重要通信技術(shù)領(lǐng)域上，很多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)都已經(jīng)做出相關(guān)技術(shù)模型。美國華盛頓大學(xué)電子工程學(xué)院層表示，通過對(duì)射頻信號(hào)的反射調(diào)制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)無源設(shè)備供電和傳輸數(shù)據(jù)。他們正在研發(fā)除了Passive WiFi的無源技術(shù)，并進(jìn)一步將該技術(shù)用于LoRa中，實(shí)現(xiàn)數(shù)百米長距離無源節(jié)點(diǎn)傳輸。

2、射頻無線充電技術(shù)各有千秋

1）RFID

眾所周知，無論是商超、店鋪中的電子價(jià)簽，還是倉儲(chǔ)、物流業(yè)中的電子標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽已隨處可見。不僅如此，RFID的子技術(shù)NFC，已將射頻無線充電的市場(chǎng)擴(kuò)充到了C端。

早在2020年， NFC標(biāo)準(zhǔn)官方組織NFC Forum就宣布，新的“無線充電規(guī)范”(Wireless Charging Specification，簡(jiǎn)稱“WLC”)已經(jīng)獲得批準(zhǔn)，最高能實(shí)現(xiàn)1W的充電速度。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括智能手表、智能手環(huán)、無線耳機(jī)、手寫筆等小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，目前意法半導(dǎo)體已在出貨相關(guān)芯片。

2）蜂窩

2022年6月，在中國移動(dòng)攜手華為舉行的5G-Advanced雙鏈融合產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新成果發(fā)布會(huì)上，二者聯(lián)合推出了e-IoT（蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)。

據(jù)了解，基于該技術(shù)，設(shè)備可以直接通過基站獲取能量，完成射頻無線充電，并且可以實(shí)現(xiàn)室外200m，室內(nèi)20m的覆蓋。

但在應(yīng)用落地上，截止發(fā)稿日，網(wǎng)絡(luò)上還未出現(xiàn)由華為或中國移動(dòng)落地的具體項(xiàng)目。不過在此前，筆者報(bào)道過另一家使用蜂窩通信完成射頻無線充電的國產(chǎn)公司——《蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)芯片已準(zhǔn)備量產(chǎn)，要革誰的命？》，據(jù)了解，文中的智匯芯聯(lián)微電子有限公司已在量產(chǎn)芯片。

3）毫米波

小米早在2021年初就推出了隔空充電技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)米半徑內(nèi)，多設(shè)備也同時(shí)充電(每臺(tái)設(shè)備均支持5瓦)，甚至異物遮擋也不降低充電效率。

據(jù)了解，隔空充電技術(shù)通過小米自研的隔空充電樁實(shí)現(xiàn)，其中內(nèi)置5個(gè)相位干涉天線，用于對(duì)手機(jī)進(jìn)行毫秒級(jí)空間定位；144個(gè)天線構(gòu)成相位控制陣列，通過波束成形將毫米波定向發(fā)射給手機(jī)，手機(jī)通過微型信標(biāo)天線接收，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離充電。

能夠發(fā)現(xiàn)，其實(shí)在應(yīng)用場(chǎng)景、傳輸距離、便捷度等方面，同類產(chǎn)品的發(fā)展都已比較超前。但事實(shí)上，這些已經(jīng)落地的技術(shù)并非完全都已規(guī)?；瘧?yīng)用，也就是說，射頻無線充電的市場(chǎng)其實(shí)還有待開發(fā)，并且發(fā)展之路還有些坎坷。

3、射頻無線充電市場(chǎng)龐大，還受哪些限制？

根據(jù)今日CNNIC發(fā)布的第51次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》顯示，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方面，截至12月，我國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的終端連接總數(shù)已達(dá)35.28億戶，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)達(dá)到18.45億戶。而隨著設(shè)備量的激增，其實(shí)對(duì)用戶對(duì)設(shè)備的用電管理需求已經(jīng)發(fā)生了變化。

一方面，有線供電有部署成本高、安裝位置受限、位置變更成本高等缺點(diǎn)，所以越來越的場(chǎng)景中，電池更加適配。但在另一方面，其他的場(chǎng)景中，由于電池受尺寸、儲(chǔ)量、換電成本的限制，所以更需要無源技術(shù)來滿足。

因此，在日漸增多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備量面前，射頻無線充電技術(shù)擁有非常大潛力。

不過對(duì)于射頻無線充電技術(shù)而言，其未來發(fā)展還受到不小限制，主要包括以下幾個(gè)方面：

首先，射頻無線充電技術(shù)需要設(shè)備自身具有射頻接收器，這限制了一些設(shè)備的使用范圍。

第二，安全性問題也是射頻無線充電技術(shù)需要解決的重要問題之一。由于射頻無線充電技術(shù)的電磁波可能對(duì)人體產(chǎn)生一定的輻射危害，因此需要針對(duì)其安全性問題進(jìn)行深入研究和探索。

第三，射頻無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化也是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。在射頻無線充電技術(shù)的發(fā)展過程中，需要制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保不同設(shè)備之間的兼容性和互操作性。

無源物聯(lián)設(shè)備的數(shù)量級(jí)，未來可能達(dá)到千億級(jí)，也就不可避免地對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)、安全體系、服務(wù)性能等方面提出了挑戰(zhàn)。

首先是面對(duì)千億級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)連接，平臺(tái)側(cè)的計(jì)算資源始終是受限的，也就驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)架構(gòu)從目前的“平臺(tái)+設(shè)備”的中心集中式計(jì)算向“平臺(tái)+邊緣+設(shè)備”形成的分布式異構(gòu)協(xié)同計(jì)算架構(gòu)演變，從而實(shí)現(xiàn)隨著接入的設(shè)備數(shù)量和邊緣節(jié)點(diǎn)越來越多，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系整體的計(jì)算能力越來越強(qiáng)，才能夠適應(yīng)千億級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入場(chǎng)景。并且，在這個(gè)過程中，AI技術(shù)將逐漸與平臺(tái)架構(gòu)深度融合，以進(jìn)行智能化的計(jì)算資源調(diào)度，來匹配千億級(jí)的異構(gòu)海量終端接入和管理的計(jì)算需求。

其次就是在不穩(wěn)定供電的狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生海量的“臟數(shù)據(jù)”，數(shù)據(jù)的完整性、時(shí)效性都較差，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用側(cè)很難直接使用這些數(shù)據(jù)，只能從物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)獲取數(shù)據(jù)，這一趨勢(shì)在提高了物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)價(jià)值的同時(shí)，也對(duì)于平臺(tái)的海量數(shù)據(jù)清洗和轉(zhuǎn)發(fā)能力提出了要求，平臺(tái)必須能夠?qū)⒃O(shè)備上傳的斷點(diǎn)數(shù)據(jù)或滯后數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化的處理，變成準(zhǔn)確性、及時(shí)性、一致性和完整性較高，可以直接使用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

最后就是安全方面，承載千億級(jí)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的平臺(tái)，已經(jīng)演變?yōu)樯鐣?huì)化的信息基礎(chǔ)設(shè)施，面臨空前巨大的安全壓力，如何保障平臺(tái)多方面的安全，成為了相關(guān)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。

無源物聯(lián)網(wǎng)未來幾年內(nèi)可能打開千億級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)連接市場(chǎng)，物聯(lián)設(shè)備的無源化，將使得設(shè)備側(cè)越來越“瘦”，部分剝離的計(jì)算工作可以逐漸由物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)承擔(dān)，讓物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)越來越“強(qiáng)”，為物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)帶來機(jī)遇的同時(shí)，也對(duì)平臺(tái)提出了更高的要求，未來將驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的架構(gòu)、能力和安全體系等方面發(fā)生巨大變化。

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